具有經由獨立通道的蒸氣注入和液體注入的製冷系統的製作方法
2023-04-26 04:19:31
專利名稱：具有經由獨立通道的蒸氣注入和液體注入的製冷系統的製作方法
具有經由獨立通道的蒸氣注入和液體注入的製冷系統
背景技術：
本申請涉及一種具有接收中間壓力蒸氣注入和液體注入的單個 壓縮才幾或多個壓縮機的製冷系統，該兩種注入流經由兩個截然不同 的通道進行傳輸。
許多應用中利用製冷系統以便調節環境。尤其是，應用空氣調
節器和熱泵(heat pump)以便冷卻和/或加熱進入環境中的空氣。環境 的冷卻和/或加熱負荷可隨著周圍條件、佔有水平以及感知和潛在的
負荷要求的其它改變而變化，並且當環境的居住者調整溫度和/或溼 度設定點時而變化。
對於製冷系統設計者而言，可用來增強系統性能(容量和/或效率) 的選擇之一是一種所謂的節能器循環(economizer cycle)。在節能器循 環中，從冷凝器中流出的 一部分製冷劑經由節能器膨脹裝置被分出 (tap)並傳遞，然後流進節能器熱交換器。該種分出的製冷劑流低溫冷 卻了也經由節能器熱交換器傳遞的主製冷劑流。分出的製冷劑流通 常以蒸氣狀態離開節能器熱交換器，並在中間壓縮點返回注入壓縮 機內。在一種備選配置中，可利用閃蒸槽代替節能器熱交換器以便 提供類似功能(本質上，閃蒸槽可視作100%有效的節能器熱交換器)。 流出冷凝器的低溫冷卻的主製冷劑流在經由節能器熱交換器傳遞之 後再次:f皮低溫冷卻。主製冷劑流隨後經由主膨脹裝置和蒸發器傳遞。 該主製冷劑流因在節能器熱交換器內被再次低溫冷卻而將具有較高 的冷卻潛能。節能器循環因此提供了增強的系統性能。在一種備選 配置中， 一部分製冷劑流在經由節能器熱交換器傳遞(沿主流)後經由 節能器膨脹裝置被分出和傳遞。在其它的各個方面，該節能器熱交 換器配置與上文所述的構造完全相同。
節能器的功能典型地包括在中間壓力點將分出的製冷劑流返回 注入壓縮月空內。
製冷系統中的另 一選擇是將液體製冷劑流注入壓縮腔，以便降 低壓縮機的運行溫度並使得壓縮機提供可靠的運轉。
已知的製冷系統都是實行節能的蒸氣注入和液體注入。然而， 該兩種流動典型地經由單個的流體管路和內部的壓縮才/L通道返回傳 遞到壓縮機內。
然而，壓縮機設計者從性能促進的觀點而言將希望具有將節能 的製冷劑引向為節能器注入功能而優選的位置的自由，並且同時， 從增強可靠性的觀點而言，壓縮機設計者將希望具有將液體製冷劑 引向為其注入而優選的位置的自由，以便降低排放溫度。
發明概述
在本發明的公開實施例中，液體和節能蒸氣經由獨立的管路和 內部的壓縮機通道返回注入到壓縮機內。液體和節能蒸氣優選地注 入到獨立的壓縮腔內。液體注入可相對於蒸氣注入依序設置或並行議直。
蒸氣注入可出現在彼此並行運行的兩個壓縮腔內，而例如液體 注入將僅出現在其中一個腔內。典型地，液體注入將出現在蒸氣注 入的下遊。其它的構造也是可行的，例如單個壓縮凹穴內的蒸氣注 入連同位於下遊的兩個並行凹穴內的液體注入。
在一個實施例中，壓縮機為三轉子螺杆式壓縮機，而在第二實
施例中，壓縮才幾為渦i走式壓縮才幾。然而，該種i殳置可應用於其它構 造中，例如如同蒸氣注入將出現在螺杆壓縮凹穴內的雙螺杆那樣。 該種設置也可應用到串聯連接或並聯連接的數個壓縮機中。例如， 液體注入可連接到串聯運轉的兩個壓縮機之間的連接管3各中，而蒸 氣注入可連接到第一壓縮機的壓縮凹穴內。當壓縮片幾並聯連接時， 液體注入和蒸氣注入可如同其連接到並行運轉的三轉子構造的壓縮
凹穴內那樣以類似的方式實施。
結合以下說明和附圖，可以更好地理解本發明的上述和其它特 徵，以下為
。
圖1A為根據本發明具有三轉子螺杆式壓縮機的製冷系統的示意圖。
圖IB為根據本發明具有雙轉子螺杆式壓縮機的製冷系統的備選 示意圖。
圖2示出了根據本發明渦旋式壓縮機的截面圖。 圖3示出了串聯連接的兩個壓縮機。 圖4示出了並聯連接的兩個壓縮機。
優選實施例的詳細i兌明
圖1A示出了製冷系統20。製冷系統20包括顯示為三轉子螺杆 式壓縮機的壓縮機22。正常地，從動螺杆轉子24放置在驅動螺杆26 的相對側。已知的是，驅動螺杆26由電動馬達(未示出)驅動。驅動 螺杆驅動從動螺杆24。壓縮腔限定在轉子24和轉子26的螺杆凹槽 之間。同樣已知的是，在轉子24和轉子26之間的壓縮腔內已壓縮 的製冷劑流進通向冷凝器30的排放通道28內。在冷凝器30的下遊， 主製冷劑流動管路32和分出的製冷劑管路34都經由節能器熱交換 器38傳遞。管路34內的分出流經由輔助膨脹裝置36傳遞。如所知 的那樣，來自分出管路34的已膨脹(達到較低壓力和溫度)的製冷劑 流低溫冷卻管路32內的製冷劑 主流。
製冷劑主流向下遊經由管路40、主膨脹裝置48傳遞，並進入蒸 發器50。自蒸發器50中，製冷劑主流經由吸收管路52返回到壓縮 機22。分出的製冷劑流從管路34流進節能器熱交換器38下遊的蒸 氣注入管路42內。儘管管路34內的分出流和管路32內的主流都顯
示成經由節能器熱交換器38的相同方向，但實際上，該兩種流動典 型地設置為反向流動關係。然而，為了描述的簡捷，它們在此顯示 為相同方向的流動。假定輔助膨脹裝置36配備有關閉能力以便需要 時終止節能器的功能。否則，可在節能器迴路上採用另外的關閉閥。 已知的是，代之以節能器熱交換器，還可以使用閃蒸槽配置。
注入管路42通向延伸至兩個埠 46的節能器注入管道44,端 口 46與驅動轉子26和每一從動轉子24之間的兩個並行壓縮腔中的 每一個相聯合。節能器蒸氣流經由埠 46以一定的中間(在吸收和排 放之間)壓力注入壓縮腔內。
同時，液體製冷劑可從諸如冷凝器30下遊的位置分出，經由管 ^各54和流動控制裝置55送回埠 56並返回到壓縮腔內。如圖所示， 液體注入可聯合兩壓縮腔中的一個進行。此外，自圖1中清晰可見， 液體注入優選定位在蒸氣注入的下遊。儘管在圖1示圖的右側示出 了依序處於右埠 46下遊的埠 56， ^旦在左側採用僅有的單注入端 口 46也是正確的。也就是說，兩種注入可以簡單地位於壓縮機22 相對側的並行腔內，但優選地處於壓縮過程(液體注入與蒸氣注入優 選地處於下遊)的不同點。流動控制裝置55在不需要液體注入時提供 了關閉功能，以及在適當的注入處理中控制製冷劑流動阻抗。此外， 應當理解，本發明的益處可同樣地應用到圖1B所示的雙轉子螺杆式 壓縮機中。除了它們的標號增大100外，圖1B中的元件完全類似於 圖1A中的對應元件。
圖2示出了另一實施例60，其中，利用了渦旋式壓縮機而非螺 杆式壓縮機。已知的是，沿軌道運轉的(orbiting)渦旋構件64相對於 非沿軌道運轉的渦旋構件62進行沿軌道運轉。吸收管路66接收來 自蒸發器的製冷劑，而排放管路68將製冷劑引向冷凝器。如圖2所 示，節能器蒸氣注入管路70延伸至埠 72，而液體注入經由管路74 提供至埠 76。從圖2中清晰可見，埠 76處於埠 72的下遊。 附圖中高度示意性地示出了管路74和埠 76。當然，如所知的那樣，
應當包括具有必需的密封元件等的適合的行進結構。再次地，蒸氣 注入和液體注入成為單壓縮凹穴和雙壓縮凹穴的各種組合是可4亍 的。
圖3示出了另一實施例80，其中，具有兩個壓縮級82和84。 如圖所示，本發明提供的一種選擇包括在管路88處進入第一級壓縮 機82的蒸氣注入，和經由介於第一級82的壓縮機和第二級84的壓 縮才幾之間的管路86的液體注入。其它的構造也是可4亍的，例如在壓 縮級82和壓縮機84之間完成的蒸氣注入以及注入到第二壓縮級84 的壓縮凹穴(或多個凹穴)的液體注入。
圖4示出了另一實施例90,其中，單個的吸收管路92通向兩個 並行壓縮機94和96。再次地，本發明提供了數種選擇，例如經由管 路98注入蒸氣，該管路98經由管路100通向並聯的壓縮機94和壓 縮機96中的每一個。另一方面，液體可經由管路102僅注入到一個 壓縮機94中，優選地從蒸氣注入點的下遊。當然，壓縮機94和壓 縮機96中都可以注入液體。單個的排放管路104從壓縮機94和壓 縮才幾96的下遊導出。
儘管公開了本發明的優選實施例，但本領域的普通技術人員將 認識到在本發明範圍內會出現某種改進。為此，應該研究下面的權 利要求以便確定本發明真正的範圍和內容。
權利要求
1.一種製冷系統，包括向下遊的冷凝器傳輸製冷劑的至少一個壓縮機，所述冷凝器下遊的節能器熱交換器，自所述冷凝器經由所述節能器熱交換器傳遞的主流管路，自所述主流管路分出並經由所述節能器熱交換器傳遞製冷劑分出流以便冷卻所述主流管路內製冷劑的分出管路，所述分出流返回進入所述至少一個壓縮機內的至少一個中間壓縮凹穴內；所述主流管路中的所述製冷劑經由主膨脹裝置和蒸發器傳遞並且然後回到所述至少一個壓縮機內；以及所述分出流經由節能器注入管路返回到所述至少一個壓縮機內，而液體製冷劑經由液體注入管路注入到所述至少一個壓縮機內，所述液體注入管路和所述節能器注入管路為獨立的流體管路。
2. 根據權利要求1所述的製冷系統，其特徵在於，所述至少一 個壓縮機為螺杆式壓縮機。
3. 根據權利要求2所述的製冷系統，其特徵在於，所述螺杆式 壓縮機為三轉子螺杆式壓縮機。
4. 根據權利要求2所述的製冷系統，其特徵在於，所述螺杆式 壓縮機為雙轉子螺杆式壓縮機。
5. 根據權利要求1所述的製冷系統，其特徵在於，所述至少一 個壓縮才幾為渦》走式壓縮才幾。
6. 根據權利要求1所述的製冷系統，其特徵在於，所述液體制 冷劑經由至少一個注入埠注入到所述至少一個壓縮才幾內，所述至 少一個注入埠位於用於所述分出流的至少一個節能器注入埠的 下遊。
7. 根據權利要求1所述的製冷系統，其特徵在於，存在兩個從 所述節能器注入管鴻"接收製冷劑的節能器注入埠 。
8. 根據權利要求7所述的製冷系統，其特徵在於，僅存在單個 的,人所述液體注入管聘4妄收製冷劑的液體注入埠 。
9. 根據權利要求1所述的製冷系統，其特徵在於，所述液體從 所述冷凝器的下遊截取並注入到所述至少一個壓縮機內。
10. 根據權利要求1所述的製冷系統，其特徵在於，所述節能器 注入管路將所述分出流中的至少一些注入到與接收所述液體的壓縮 腔並4亍運轉的壓縮腔內。
11. 根據權利要求1所述的製冷系統，其特徵在於，存在至少 兩個壓縮機，並且所述節能器蒸氣注入管路連接到連接所述至少兩 個壓縮機的管路上。
12. 根據權利要求1所述的製冷系統，其特徵在於，存在至少 兩個壓縮機，並且所述液體注入管路連接到連接所述至少兩個壓縮 機的管路上。
13. 根據權利要求1所述的製冷系統，其特徵在於，存在兩個 並行運轉的壓縮機，並且所述節能器蒸氣注入管路與所述兩個壓縮 機都連接，所述液體注入管路僅連接到所述壓縮機中的一個上。
14. 一種製冷系統，包括向下遊的冷凝器傳輸製冷劑的至少 一個壓縮機，所述冷凝器下 遊的節能器熱交換器，自所述冷凝器經由所述節能器熱交換器傳遞 的主流管路，自所述主流管路分出並經由所述節能器熱交換器傳遞 製冷劑分出流以便冷卻所述主流管路內製冷劑的分出管路，所述分 出流返回到所述至少 一個壓縮機內的至少 一個中間壓縮點；所述主流管路中的所述製冷劑經由主膨脹裝置和蒸發器傳遞迴 到所述至少 一 個壓縮機內；所述分出流經由節能器注入管路返回到所述至少 一 個壓縮機 內，而液體製冷劑經由液體注入管路注入到所述至少一個壓縮機內， 所述液體注入管路和所述節能器注入管路為獨立的流體管路；以及所述至少一個壓縮機為三轉子螺杆式壓縮機，所述液體製冷劑 注入到限定在所述三轉子螺杆式壓縮機的第一從動轉子和驅動轉子之間的第 一壓縮腔內，並且所述分出流中的至少 一些注入到限定在 所述三轉子螺杆式壓縮機的第二從動轉子和所述驅動轉子之間的第 二壓縮腔內，所述第一壓縮腔和所述第二壓縮腔並行運轉。
15. 根據權利要求9所述的製冷系統，其特徵在於，所述分出 節能器流經由兩個注入埠注入，並通過所述注入埠中的一個傳 輸到位於所述流體注入點上遊的所述第一壓縮腔內。
16. 根據權利要求14所述的製冷系統，其特徵在於，所述液體 從所述冷凝器的下遊截取並注入到所述至少 一個壓縮機內。
17. —種製冷系統，包:fe:向下遊的冷凝器傳輸製冷劑的至少一個壓縮機，所述冷凝器下 遊的節能器熱交換器，自所述冷凝器經由所述節能器熱交換器傳遞 的主流管路，自所述主流管路分出並經由所述節能器熱交換器傳遞 製冷劑分出流以便冷卻所述主流管路內製冷劑的分出管路，所述分 出流返回到所述至少一個壓縮機中的至少一個中間壓縮點；所述主流管路中的所述製冷劑經由主膨脹裝置和蒸發器傳遞迴 到所述至少一個壓縮機內；所述分出流經由節能器注入管路返回到所述至少 一 個壓縮機 內，而液體製冷劑經由液體注入管路注入到所述至少 一個壓縮機內， 所述液體注入管路和所述節能器注入管路為獨立的流體管路；以及所述至少一個壓縮機為渦旋式壓縮機，所述液體製冷劑注入到 第 一壓縮腔內，而所述分出流中的至少一些注入到並行的第二壓縮 腔內。
18. 根據權利要求17所述的製冷系統，其特徵在於，所述分出 流經由兩個注入埠注入，並通過所述注入埠中的一個傳輸到位 於所述流體注入點上遊的所述第一壓縮腔內。
19. 根據權利要求17所述的製冷系統，其特徵在於，所述分出 流經由兩個注入埠注入，並通過所述注入埠中的一個傳輸到位 於所述液體注入點上遊的所述第一壓縮腔內。
20.根據權利要求l4所述的製冷系統，其特徵在於，所述液體 從所述冷凝器的下遊截取並注入到所述至少 一個壓縮機內。
全文摘要
一種製冷系統，其設有節能器蒸氣注入功能和液體注入功能。如所知的那樣，節能器功能增強了製冷系統的性能。液體注入降低了製冷劑的排放溫度，以便提供可靠的壓縮機/系統運轉。液體注入功能和節能器蒸氣注入功能選擇性地經由通向獨立壓縮凹穴的截然不同的流體通道提供。結合其中之一的功能可採用單凹穴注入方案或雙凹穴注入方案。液體注入的位置相對於節能器蒸氣注入優選地處於壓縮處理的下遊。如此以來，製冷系統的設計者可對於兩個製冷劑流中的每一個選擇優化的注入位置。該製冷系統可包括單個壓縮機或多個壓縮機，該多個壓縮機可採用串聯連接或並聯連接。
文檔編號F25B41/00GK101194134SQ200680020696
公開日2008年6月4日 申請日期2006年3月8日 優先權日2005年6月13日
發明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請人:開利公司